[发明专利]可调谐窄线宽半导体激光器

说明书

本发明实施例提供了一种可调谐窄线宽半导体激光器，包括：法布里‑珀罗半导体激光器和光子集成外腔，所述光子集成外腔包括光斑耦合器、相位调谐单元、分束器、可调谐微环反射镜和合束器。通过将F‑P半导体激光器与光子集成外腔进行直接耦合，可实现将相位调谐和波长调谐等功能的光器件集成在一片基片上，大大减小了可调谐窄线宽半导体激光器的体积，从而实现可调谐窄线宽半导体激光器的小型化和集成化。同时，通过调节光子集成外腔内各光器件的相关参数，不仅可以使得可调谐窄线宽半导体激光器具有小于10kHz的窄线宽特性，还可以使可调谐窄线宽半导体激光器具有超过10nm的调谐范围，大大提高了可调谐窄线宽半导体激光器的性能。

技术领域

本发明实施例涉及半导体激光器技术领域，更具体地，涉及可调谐窄线宽半导体激光器。

背景技术

目前，可调谐窄线宽半导体激光器由于发出的激光具有稳定、可靠及低成本等优点而在相干激光雷达系统、高速相干光通信以及高频谱纯度微波信号产生等应用中有着重要和广泛的需求。可调谐窄线宽激光器的频率噪声和振幅噪声最终决定了这些系统的根本性能。

在光通信领域，早期的波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)系统中，由于采用二进制启闭键控(On-Off Keying，OOK)这种调制方式，通常使用线宽在MHz量级的分布式反馈激光器(Distributed Feedback Laser，DFB)就可以满足要求。但是在相干光通信领域中，由于高阶调制格式的引入，以及通信速率的提高，一般要求激光器的线宽小于100kHz，而在下一代更高速的光通信系统中，对于激光器线宽的要求将小于10kHz。在传统的可调谐窄线宽半导体激光器中，研究人员通常利用数米长光纤形成的外腔或具有超高Q值的耳语回廊模(Whispering Gallery Mode，WGM)微腔将DFB的线宽从几个MHz降低到几个kHz或甚至几十Hz。

但是，这些半导体激光器通常需要采用分离器件，导致整个半导体激光器的体积很大，难以与其他片上光学微系统集成。

发明内容

为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供了一种可调谐窄线宽半导体激光器。

一方面，本发明实施例提供了一种可调谐窄线宽半导体激光器，包括：法布里-珀罗半导体激光器和光子集成外腔，所述光子集成外腔包括光斑耦合器、相位调谐单元、分束器、可调谐微环反射镜和合束器；

所述光斑耦合器用于将所述法布里-珀罗半导体激光器输出的第一激光耦合进入所述相位调谐单元；

所述相位调谐单元用于调谐所述第一激光的相位；

所述分束器用于将相位调谐后的第一激光进行分束；

所述可调谐微环反射镜用于使分束后的激光中预设波长的激光在所述光子集成外腔和所述法布里-珀罗半导体激光器之间进行多次往返传输；

所述合束器用于将所述可调谐微环反射镜输出的激光进行合束，得到用于输出的第二激光。

本发明实施例提供的一种可调谐窄线宽半导体激光器，通过将F-P半导体激光器与光子集成外腔进行直接耦合，可实现将相位调谐和波长调谐等功能的光器件集成在一片基片上，大大减小了可调谐窄线宽半导体激光器的体积，从而实现可调谐窄线宽半导体激光器的小型化和集成化。同时，通过调节光子集成外腔内各光器件的相关参数，不仅可以使得可调谐窄线宽半导体激光器具有小于10kHz的窄线宽特性，还可以使可调谐窄线宽半导体激光器具有超过10nm的调谐范围，大大提高了可调谐窄线宽半导体激光器的性能。

附图说明